循環流化床鍋爐煙氣脫硝工藝

陳 健 姚飛達

陜西渭河煤化工集團有限責任公司 陜西 渭南 714000

一、煙氣脫硝技術

能源在在工業的不斷發展中受到了很大的消耗,我國各企業在多方面的限制下依然使用著鍋爐,但是現在循環流化床鍋爐替代了以前的傳統鍋爐,這種鍋爐的優點就在于環保節能。受經濟與技術水平的影響,我國電力資源還是主要依靠火力發電,燃力是火力發電的主要機組,氮氧化合物在煤炭燃燒后會被大量的生成,這樣直接排放在空氣中,必然會造成很嚴重的環境污染。為了改善周圍質量及火力發電廠,可以進行脫硝處理,減少環境污染。

大氣污染問題在工業不斷發展的情況下越來越嚴重,各個國家對大氣污染都引起了高度的重視。在大氣污染這個問題上眾多國家把煙氣脫硝技術當作重點科研項目。煙氣脫硝技術的關鍵就是鍋爐里產生的氮氧化物都夠被去除。主要有兩種方式,分別是選擇性催化及非催化還原。兩種方式的相同之處就是利用氨的衍生物及氨做還原劑,煙氣中含有氮氧化物,剛好兩者發生還原反應生成氮氣與水,實現氮氧化物從煙氣中去除目的,進一步的保護了生態環境。

二、循環流化床的脫硝前景、現狀及特點

在多個行業領域都對循環流化床有所應用,比如公用事業、醫療衛生、食品制造、工業機械等。20世紀80年代初在世界范圍內首次應用循環流化床鍋爐,是新型的低排放、節能的生物燃燒技術。不同的燃料都能在循環流化床鍋爐內使用,對于有機垃圾、石油焦、油頁巖等都可以燃燒。所以在我國循環流化床鍋爐不僅在電站鍋爐有重要重要的作用,在以后的發展也是具有很大的前景。

因適用的燃料比較廣泛,其環保程度高及性能調節強的優點,在各行各業都得到認可。環保節能的理念在近些年被提出過后,清潔能源的開發利用更受世界的青睞。在可持續發展的思想下,受環境和能源的影響,鍋爐在我國也得到了迅速發展。目前,我國大約有3000臺循環流化床鍋爐,投入使用的容量有63000MW 左右,已有150 多臺100M-150M 等級的鍋爐,有50臺3000MW 投入使用,我們國家是使用容量及鍋爐數量的最大國家,與其他國家相比,循環流化床鍋爐發展也較快。

三、煙氣脫硝技術使用選擇性催化還原的方法

循環硫化床鍋爐的眾多特點之中包括了燃料的多樣性。燃料的不同,產生的氮氧化物的含量是有差別的。在選擇脫硝處理方法的時候,可以根據氮氧化物含量來選擇,若含量高,則可以采取選擇性催化還原的方法。

(一)選擇性催化還原原理。其工藝原理就是在相應的催化劑與一定溫度的作用下,使用還原劑NH3,其選擇性的與氮氧化物發生還原反應,生成氮和水,其產物對環境無危害,所以降低了氮氧化物的排放。

(二)脫硝技術使用選擇性催化還原的優缺點。當前,使用選擇性催化還原脫硝工藝是各個國家循環流化床鍋爐中降低氮氧化物的最佳方式,其技術相對其他技術較為成熟,有高達90%以上的脫硝率。選擇性催化還原脫硝工藝的存在日常維護和運行成本較高的缺點,所以這種方法在流化床鍋爐中的使用受到了限制。

(三)脫硝技術使用選擇性催化氣還原工藝流程。鍋爐的煙氣濕度的范圍是280-420℃,爐床的溫度在900℃左右。鍋爐里的煙氣溫度要下降到300-420℃才滿足輸送到脫硝反應器的要求,在把煙氣輸送到脫硝反應器里后,與煙道口上和煙道口處的氨混合,如果想要達到充分混合可以利用空氣混合氣,在靜態混合器的作用下可以保證是否達到充分的混合,然后進入催化劑層,因為這一層是選擇性催化還原反應器,所以在這里生成水和氮氣,也將氮氧化物從煙氣里除去。煙氣通過脫硝工藝處理過后,在出風煙道的作用下流向其他的設備或者是余熱鍋爐,若將煙氣排放到空氣中,需要等待煙氣溫度適合標準排放溫度即可。

四、煙氣脫硝技術使用選擇性非催化還原的方法

(一)脫硝技術使用選擇性非催化氣還原原理。鍋爐爐膛內的溫度在800-1000℃范圍時噴入含有NHX 的還原劑,其快速的分解為氨氣,與此同時煙氣里的氮氧化物與它發生非催化還原反應生成相關衍生副產物以以及氨氣,鍋爐的爐膛是反應器。

(二)脫硝技術使用選擇性非催化還原的優缺點。脫硝技術采用選擇性非催化還原的方法,只有20%-50%的脫硝率,但是氮氧化物在循環流化床鍋爐中煙氣含量并不高,所以如果將選擇性非催化劑還原的脫硝技術運用在循環流化床鍋爐中排放標準也符合了國家的規定。除此以外,相對于選擇性催化劑還原來說,具有成本較低的優勢。

(三)脫硝技術使用選擇性非催化氣還原工藝流程。與其他鍋爐相比,氮氧化物在循環流化床的含量較低,在脫硝工作上有幫助,此時,脫硝技術可以使用選擇性非催化還原工藝。因為溫度的適中,鍋爐內有很大一部分地方適合發生非催化氣還原反應,爐膛間與高溫過熱器的溫度一般在900℃左右,對于發生非催化還原反應的溫度要求已經滿足了,這時將脫硝還原劑噴入這一地方內,使還原反應在高溫環境中發生,反應產物為水和氮氣。這個過程里,氨氣是選擇性的發生反應,并不是因為氧氣的原因氧化。選擇性非催化還原工藝中一般使用氨水與尿素作為還原劑。

將控制部位及氨制設備增設在循環流化床鍋爐。比如噴量控制,有助于還原劑的噴入。此外將噴槍增設在其他位置或者轉向室,有煙氣經過時有利于化學反應的發生,進一步實現脫硝處理。

五、總結

我國資源雄厚,地域遼闊,工業的發展也越來越好,但是大氣污染也越來越嚴重。因此我們將采取措施減少工業發展引起的環境污染問題,因在技術不斷進步與發展的基礎上,傳統的鍋爐已經被循環流化床鍋爐代替,雖然,在與傳統鍋爐的比較下,循環流化床鍋爐更能保護環境,但是其他附屬工藝及處理氮氧化物的技術還需完善。從現在脫硝工藝的狀況來看,還可以提高脫硝的效率,簡化脫硝流程,在保證脫硝效率的前提下其運行成本及脫硝工藝裝置可以再適當的降低,以上幾點都是在以后循環流化床鍋爐需要繼續改善的方向。